DVOR導航臺遷址的實例分析與啟示

陸逸華

隨著經濟社會發展，原有的DVOR導航臺與周邊環境不兼容的情況越來越嚴重，研究全向信標（VOR）遷址問題日益重要。我們利用基于幾何繞射理論（GTD/UTD）的電磁模型，對其進行建模研究和系統分析。地網尺寸和高度是主要影響因素，另外不同的地面視為不同的輻射天線和工作環境，調幅信號的估計值是地網尺寸、高度以及環境的函數，這些研究結論有助于VOR導航臺站的選址、遷址及性能分析。

【關鍵詞】多普勒全向信標 9960Hz調幅 電磁建模

1 概述

隨著經濟社會發展，原有的DVOR導航臺與周邊環境不兼容的情況越來越嚴重，研究DVOR遷址問題日益重要。一般而言，在現有的選址條件下需要架高VOR設備才能提供最佳的信號覆蓋。浦東機場擴建工程需要對終端VOR臺站進行遷址。經多方評估，原臺遷址至一個停車庫的頂部，在DVOR設備安裝之前，根據空中交通管制要求，DVOR（主要是51和71度徑向）需要滿足浦東國際機場的進離場要求。根據分析，DVOR地網直徑設計為22.9米，地網高度設計為38.1米。通過電磁建模可以確定輻射信號有缺陷的原因。如果DVOR天線安裝在離地高度15.8米的地網上，就沒有前述的信號輻射問題，這時地網離停車庫屋頂的高度只有4.6米。本文論述了理論分析的過程，這些研究結論對DVOR臺站的選址、遷址及性能分析有一定的參考價值。

2 建模分析

2.1 近場散射程序

假定多普勒天線輻射一個理想信號（但是沒有提供準確的結果分析）。1970年代開發的一個通用電磁程序—近場散射程序（NZBSC）2，目前已演進為NZBSC 3.4版本。NZBSC程序利用幾何光學（GO）和幾何繞射理論（GTD/UTD）電磁理論，可對單邊緣、雙邊緣、彎曲邊緣、角、邊坡衍射機制進行建模分析，此程序可用于浦東國際機場多邊形地網的建模，也可以用于其他進近VOR臺站或航路VOR臺站地網的建模。

地網尺寸及多普勒天線分布如圖1所示。NECBSC程序有DVOR輸入和輸出參數。輸入參數包括一根中央天線和50根邊帶天線，每一個全向信標天線以環天線建模；另外還包括地網的幾何尺寸和形狀，散射體、飛行航路等。輸出參數有DVOR天線的輻射場型或近場電場強度。輸出的空間合成信號經過現有的接收機算法處理后，得到方位誤差。修正的接收機處理算法輸出9960 Hz調幅信號。

2.2 多普勒處理器和9960 Hz調制

模型中使用的后處理器主要執行功能：一計算9960Hz接收信號的調制度，二計算DVOR的方位誤差。如圖2所示，接收機的整個接收信號為直射和反射信號的矢量和。反射信號影響接收機接收到的9960 Hz調制信號。在多徑環境下，DVOR載波和邊帶信號存在空間相關的差異，其比率決定了調制度。這些差異導致調制度的實際變化。為了對9960 Hz信號調制度建模，圖2對9960 Hz 濾波器輸出進行了分析。

3 結論與建議

基于模型分析可得出以下結論：

（1）9960Hz 信號調幅的變化量是地網尺寸和離地高度的函數。

（2）VOR 周圍存在的建筑物增加了方位誤差和9960Hz 調制度，除非信號覆蓋內建筑物之間有孔徑，一般情況下不會使系統超出容限。

隨著區域經濟的發展，原有的DVOR導航臺與周邊環境不兼容的情況越來越嚴重。根據前述研究，VOR地網高度（例如地網高度為38.1米）增大了方位誤差和調制度的精度。此外，增加地網尺寸（目前直徑為22.9米）卻不減小地網高度，也不會減小方位誤差和調制度的粗糙度。因此，無論是新建DVOR導航臺站的選址還是原有DVOR臺站的遷址，亦或是NDB改造為DVOR臺站，未來的選址離地高度最好大于30.5米（約等于100英尺），并需要理想的周邊環境。

參考文獻

[1]尹育新，戎宏娜.淺談一種全新的網絡技術—物聯網[J].信息系統工程，2010（2）：105-106.

[2]胡清，詹宜巨，黃小虎.基于RFID企業物聯網及中間件技術研究[J].微計算機信息，2009（25）：158-160.

作者單位

民航華東空管局設備維修中心浦東導航室 上海市 200335endprint